يظهر هنا بروتوكول لتحديد امتصاص ونقل وتوزيع إيميداكلوبريد في القمح تحت ظروف الزراعة المائية باستخدام قياس الطيف الكتلي الترادفي اللوني السائل (LC-MS-MS). أظهرت النتائج أنه يمكن امتصاص إيميداكلوبريد بواسطة القمح ، وتم اكتشاف إيميداكلوبريد في كل من جذور القمح وأوراقه.
تستخدم مبيدات النيونيكوتينويد ، وهي فئة من المبيدات الحشرية ، على نطاق واسع بسبب طرق عملها الجديدة ، ونشاطها العالي في المبيدات الحشرية ، وامتصاص الجذور القوي. إيميداكلوبريد ، المبيد الحشري الأكثر استخداما في جميع أنحاء العالم ، هو ممثل للجيل الأول من النيونيكوتينويد ويستخدم في مكافحة الآفات للمحاصيل والخضروات وأشجار الفاكهة. مع هذا التطبيق الواسع للإيميداكلوبريد ، اجتذبت بقاياه في المحاصيل تدقيقا متزايدا. في هذه الدراسة تم وضع 15 شتلة قمح في وسط استزراع يحتوي على 0.5 ملغم/لتر أو 5 ملغم/لتر إيميداكلوبريد للاستزراع المائي. تم تحديد محتوى إيميداكلوبريد في جذور وأوراق القمح بعد 1 يوم و 2 أيام و 3 أيام من الزراعة المائية لاستكشاف هجرة وتوزيع إيميداكلوبريد في القمح. أظهرت النتائج أنه تم اكتشاف إيميداكلوبريد في كل من جذور وأوراق نبات القمح ، وكان محتوى إيميداكلوبريد في الجذور أعلى من ذلك الموجود في الأوراق. علاوة على ذلك ، زاد تركيز إيميداكلوبريد في القمح مع زيادة وقت التعرض. بعد 3 أيام من التعرض، احتوت جذور وأوراق القمح في مجموعة المعالجة 0.5 مغ/ل على 4.55 مغ/كغ ± 1.45 مغ/كغ و1.30 مغ/كغ ± 0.08 مغ/كغ إيميداكلوبريد، على التوالي، في حين احتوت جذور وأوراق مجموعة المعالجة 5 مغ/ل على 42.5 مغ/كغ ± 0.62 مغ/كغ و8.71 مغ/كغ ± 0.14 مغ/كغ إيميداكلوبريد، على التوالي. وتسمح نتائج الدراسة الحالية بفهم أفضل لمخلفات مبيدات الآفات في المحاصيل وتوفر مرجعا للبيانات لتقييم المخاطر البيئية لمبيدات الآفات.
في الهندسة الزراعية الحالية ، يعد استخدام المبيدات أمرا ضروريا لزيادة غلة المحاصيل. تعمل المبيدات الحشرية Neonicotinoid على تغيير توازن إمكانات الغشاء عن طريق التحكم في مستقبلات الأسيتيل كولين النيكوتين في الجهاز العصبي للحشرات ، وبالتالي تثبيط التوصيل الطبيعي للجهاز العصبي المركزي للحشرات ، مما يؤدي إلى شلل وموت الحشرات1. بالمقارنة مع المبيدات الحشرية التقليدية ، تتمتع مبيدات النيونيكوتينويد بمزايا مثل طرق العمل الجديدة ، والنشاط العالي للمبيدات الحشرية ، وامتصاص الجذور القوي ، مما يجعلها ناجحة للغاية في سوق المبيدات 2,3. تم الإبلاغ عن أن حجم مبيعات مبيدات النيونيكوتينويد يمثل 27٪ من سوق مبيدات الآفات العالمية في عام 2014. كان متوسط معدل النمو السنوي للنيونيكوتينويدات 11.4٪ من 2005 إلى 2010 ، منها حوالي 7٪ تم تسجيلها في الصين 4,5,6. من نهاية عام 2016 إلى النصف الأول من عام 2017 ، بدأت مبيعات المبيدات في الصين في الانتعاش بعد انخفاضها ، واستمرت أسعار المبيدات في الارتفاع ، ومن بينها مبيدات الحشرات neonicotinoid أظهرت زيادة كبيرة في الأسعار7. حتى الآن ، تم تطوير ثلاثة أجيال من المبيدات الحشرية neonicotinoid ، كل منها يحتوي على كلوريد البيريدين ، ثيازوليل ، ومجموعات رباعي هيدروفيوران من النيكوتين ، على التوالي8.
يمثل Imidacloprid الجيل الأول من المبيدات الحشرية neonicotinoid ، التي صيغتها الجزيئية هي C9H10ClN5O2 ، وهي بلورة عديمة اللون. يستخدم Imidacloprid بشكل أساسي لمكافحة الآفات ، مثل حشرات المن ، ونطاطات النبات ، وديدان الوجبة ، والتريبس9 ويمكن تطبيقه على محاصيل مثل الأرز والقمح والذرة والقطن والخضروات مثل البطاطس وكذلك أشجار الفاكهة. بسبب الاستخدام طويل الأجل والكبير والمستمر لمبيدات الآفات ، تم تقليل كل من الحشرات النافعة والأعداء الطبيعيين للآفات بسرعة ، وأصبحت بعض الآفات الزراعية مقاومة للمبيدات ، مما أدى إلى حلقة مفرغة من استخدام كميات مستمرة ومتزايدة من المبيدات10. بالإضافة إلى ذلك ، أدى الاستخدام المكثف لمبيدات الآفات إلى تدهور جودة التربة ، وبقايا مبيدات الآفات المستمرة في المنتجات الزراعية ، والمشاكل البيئية الأخرى ، التي لا تسبب أضرارا كبيرة للبيئة الإيكولوجية الزراعية فحسب، بل تشكل أيضا تهديدا خطيرا لصحة الإنسان12. يؤثر رش المبيدات بشدة على نمو وجودة ميكروبات التربة التربة13. تسبب الاستخدام غير المعقول أو المفرط لمبيدات الآفات في مخاطر أمنية كبيرة على التربة والبيئة المائية والحيوانات والنباتات وحتى حياة الإنسان14. في السنوات الأخيرة ، أصبحت مشكلة بقايا المبيدات المفرطة في المحاصيل أكثر حدة مع الاستخدام المكثف لمبيدات الآفات. عندما تم استخدام إيميداكلوبريد لزيادة محصول الخضروات ، زاد معدل امتصاص إيميداكلوبريد في الخضروات مع زيادة كمية وبقايا إيميداكلوبريد15. كمحصول غذائي رئيسي ، يعد إنتاج القمح وسلامته أمرا بالغ الأهمية. لذلك ، يجب توضيح سياسات المخلفات والتوزيع للمبيدات المستخدمة في القمح.
في السنوات الأخيرة ، تم تطوير العديد من الطرق لاستخراج بقايا إيميداكلوبريد من الماء والتربة والنباتات. طريقة QuEChERS (سريعة وسهلة ورخيصة وفعالة ومتينة وآمنة) هي طريقة جديدة تجمع بين تقنية الاستخراج الدقيق للمرحلة الصلبة وتكنولوجيا استخراج الطور الصلب المشتت وتتضمن استخدام الأسيتونيتريل كمذيب استخراج وإزالة الشوائب المختلطة والماء في العينة باستخدام كلوريد الصوديوم و MgSO4 اللامائي ، على التوالي16. تتطلب طريقة QuEChERS الحد الأدنى من الأواني الزجاجية ولها خطوات تجريبية بسيطة ، مما يجعلها واحدة من أكثر طرق استخراج المبيدات شيوعا17. للكشف عن إيميداكلوبريد ، تم تحقيق حد كشف منخفض يصل إلى 1 × 10−9 جم18 باستخدام كروماتوغرافيا سائلة (LC) ، وتم تحقيق 1 × 10−11 g 19 باستخدام كروماتوغرافيا الغاز (GC). نظرا لدقتها العالية وحساسيتها ، أظهرت LC-MS و GC-MS حدودا أقل للكشف عن إيميداكلوبريد من 1 × 10-13 إلى 1 × 10-14 جم20,21 ؛ وبالتالي ، فإن هذه التقنيات مناسبة تماما لتحليل بقايا إيميداكلوبريد النزرة.
في هذه الدراسة ، تم اختيار إيميداكلوبريد كملوث مستهدف ، وتم اختيار القمح كمحصول اختبار لدراسة توزيع بقايا إيميداكلوبريد في القمح. يفصل هذا البروتوكول طريقة للتحليل الشامل لتخصيب ونقل مبيد الآفات إيميداكلوبريد في القمح من خلال استكشاف امتصاص وتخزين إيميداكلوبريد في أجزاء مختلفة من نباتات القمح المزروعة في ظل ظروف الزراعة المائية. تهدف هذه الدراسة إلى توفير أساس نظري لتقييم مخاطر بقايا مبيدات الآفات في القمح ، وتوجيه التطبيق الرشيد لمبيدات الآفات في أنشطة الإنتاج الزراعي لتقليل بقايا المبيدات ، وتحسين سلامة إنتاج المحاصيل.
في السنوات الأخيرة ، تم الإبلاغ بشكل متكرر عن طرق المعالجة المسبقة والكشف عن بقايا مبيد الآفات إيميداكلوبريد. استخدم بدوي وآخرون 23 كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء لتحديد محتوى إيميداكلوبريد في ثمار الطماطم المزروعة في ظروف الدفيئة وأبلغوا عن خطية جيدة للإيميداكلوبريد في ?…
The authors have nothing to disclose.
تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 42277039).
Acetonitrile | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | 01-06-1995 | Suitable for HPLC, gradient grade, >99.9% |
Analytical balance | Sartorius Lab Instruments Co.Ltd. | GL124-1SCN | |
Artificial climate incubator | Shanghai Badian Instrument Equipment Co. Ltd. | HK320 | |
Centrifuge | Eppendorf China Co. Ltd. | Centrifuge5804 | |
Disposable syringe | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | Z116866 | Capacity 5 mL, graduated 0.2 mL, non-sterile |
Formic acid | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | Y0001970 | European pharmacopoeia reference standard |
Graphitized carbon black (GCB) | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | V900058 | 45 μm |
H2O2 | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co.Ltd. | 31642 | 30% (w/w) |
Hoagland’s Basal Salt Mixture | Shanghai Yu Bo Biotech Co. Ltd. | NS1011 | Anhydrous, reagent grade |
Hydroponic equipment | Jiangsu Rongcheng Agricultural Science and Technology Development Co.Ltd. | SDZ04BD | |
Hypersil BDS C18 column | Thermo Fisher Scientific (China) Co. Ltd. | 28103-102130 | |
Imidacloprid | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | Y0002028 | European pharmacopoeia reference standard |
MgSO4 | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | 208094 | Anhydrous, reagent grade, >97% |
NaCl | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co.Ltd. | S9888 | Reagent grade, 99% |
pH meter | Shanghai Thunder Magnetic Instrument Factory | PHSJ-3F | |
Phytotron box | Harbin Donglian Electronic Technology Co. Ltd. | HPG-280B | |
Pipettes | Eppendorf China Co. Ltd. | Research plus | |
Syringe filter | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co.Ltd. | SLGV033N | Nylon, 0.22 µm pore size, 33 mm, non-sterile |
Ultra performance liquid chromatography tandem triple quadrupole mass spectrometry | Thermo Fisher Scientific (China) Co. Ltd. | UltiMate 3000 | |
TSQ Quantum Access MAX | |||
Vortex mixer | Shanghai Yetuo Technology Co. Ltd. | Vortex-2 | |
Wheat seed | LuKe seed industry | Jimai 20 |